(57)【要約】    【課題】  光の照射角度範囲を変えることができ、且つ光の利用効率が高い光源装置、液晶表示装置及び情報端末装置を提供する。    【解決手段】  バックライト５の導光板３の出射面側に、特定の偏光のみを透過してこの特定の偏向光と反対の性質の偏向光を反射する反射型偏光素子６、透明領域７ａと遮光領域７ｂとからなりバックライト５から出射された光の広がりを制限する光線方向規制素子７、電圧が印加されていないときは光を散乱し、電圧が印加されると光を透過する透明散乱切替素子１３及び液晶パネル２１をこの順に配置する。そして、広視野角表示を行うときは、透明散乱切替素子１３に電圧を印加しない状態でバックライト５から光を出射し、狭視野角表示を行うときには、透明散乱切替素子１３に電圧を印加した状態でバックライト５から光を出射する。【選択図】    図１
2007033813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射した光が入射されこの入射された光をその主面から面状に出射する導光板と、この導光板の主面側に配置され前記導光板から出射した光のうち一の偏向光を透過すると共にこの一の偏向光と反対の性質をもつ他の偏向光を反射する反射型偏光素子と、前記反射型偏光素子の出射面側に配置され前記反射型偏光素子から入射された光の進行方向を規制して出射する光線方向規制素子と、この光線方向規制素子の出射面側に配置され前記光線方向規制素子から入射された光を透過又は散乱し、この光透過状態と光散乱状態とが電気的に切替可能な透明・散乱切替素子と、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
光源と、この光源から出射した光が入射されこの入射された光をその主面から面状に出射する導光板と、この導光板の主面側に配置され前記導光板から出射した光のうち一の偏向光を透過すると共にこの一の偏向光と反対の性質をもつ他の偏向光を反射する反射型偏光素子と、前記反射型偏光素子の出射面側に配置され前記反射型偏光素子から入射された光の進行方向を規制する状態と規制しない状態とが電気的に切替可能な光線方向規制切替素子と、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項３】
更に、前記反射型偏光素子と前記光線方向規制素子との間に配置され、前記反射型偏光素子から入射された偏向光の偏向状態を変更して前記光線方向規制素子に向けて出射する位相差素子を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記位相差素子は、広帯域１／２波長板又は広帯域１／４波長板であることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記位相差素子は、広帯域１／４波長板と広帯域１／２波長板とをこの順に積層したものであることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光線方向規制素子は、光透過領域と光吸収領域とを有することを特徴とする請求項１及び３乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記透明・散乱切替素子は、１対の平面電極と、この１対の平面電極間に配置され高分子膜中に液晶分子が分散した高分子分散液晶層と、を有し、前記１対の平面電極間に電圧を印加することにより、前記高分子分散液晶層が光透過状態又は光散乱状態となることを特徴とする請求項１及び３乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
更に、前記反射型偏光素子と前記光線方向規制切替素子との間に配置され、前記反射型偏光素子から入射された偏向光の偏向状態を変更して前記光線方向規制切替素子に向けて出射する位相差素子を有することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項９】
前記位相差素子は、広帯域１／２波長板又は広帯域１／４波長板であることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記位相差素子は、広帯域１／４波長板と広帯域１／２波長板とをこの順に積層したものであることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光線方向規制切替素子は、１対の平面電極と、この１対の平面電極間に配置され二色性色素及び液晶分子を含有するゲスト・ホスト液晶層と、を有し、前記１対の平面電極間に電圧を印加することにより、前記ゲスト・ホスト液晶層における光出射角度範囲が変化することを特徴とする請求項２及び８乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記反射型偏向素子を透過する一の偏向光は、前記反射型偏向素子の面内方向に偏向された直線偏向光であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記反射型偏向素子を透過する一の偏向光は、円偏向光であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光源装置と、この光源装置の光出射面側に配置され前記光源装置から出射した光を透過させることにより画像を表示する液晶パネルと、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の液晶表示装置を有することを特徴とする端末装置。
【請求項１６】
テレビ受像機、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ＡＴＭ、自動販売機、車載用テレビ受像機、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、ビデオプレーヤ又は携帯電話であることを特徴とする請求項１５に記載の端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びこの光源装置を備えた液晶表示装置並びに端末装置に関し、特に、照明角度範囲が変えられる光源装置、液晶表示装置及び端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型軽量及び低消費電力等の特徴があり、携帯電話及びノート型パーソナルコンピュータ等の携帯端末装置等に搭載され、広く普及している。また、近時、技術の発展に伴い、視野角が広い液晶表示装置、即ち、広い角度範囲で視認可能な液晶表示装置が実用化されている。
【０００３】
液晶表示装置は、バックライト上に、少なくとも光源側偏光板、電極、液晶層、電極及び観察者側偏光板がこの順に積層された構造となっており、バックライトから出射された光を光源側偏光板で偏向すると共に、液晶層に電圧を印加することにより観察者側偏光板に入射する光の量を制御して、画像等を表示している。しかしながら、液晶表示装置は、一般に、吸収型の偏光板を使用しているため、バックライトから入射した光のうち、少なくとも半分は偏光板において吸収されてしまう。そこで、従来、バックライトから液晶パネルに入射する光量を増加させて輝度を向上させるため、導光板上に反射型偏光素子を配置したバックライトが提案されている。
【０００４】
反射型偏光素子は、特定の偏向光のみを透過し、この特定の偏向光と反対の性質をもつ偏向光は反射するものであり、従来の液晶表示装置においては、反射型偏光素子において反射された光を導光板に導入し、再度、液晶層に向けて出射させることにより、光源から出射された光の利用効率を高め、表示輝度を向上させている。そして、この反射型偏光素子は、一般に、従来の吸収型の光源側偏光板と積層され、液晶表示装置の最外層に配置されている。
【０００５】
このような反射型偏光素子としては、例えばブリュスター角を利用し、ある特定方向の直線偏向光を透過させ、これと直交する直線偏向光を反射させるタイプ（例えば、特許文献１乃至３参照。）、及びコレステリック液晶等を積層し、例えば右円偏向光等の特定の円偏向光成分を透過させ、これと反対の円偏向光、即ち、左円偏向光を反射させるタイプがある（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
一方、携帯情報端末は様々な状況下で使用されている。例えば、会議等においては複数人で情報端末の表示を共有することがあり、また、電車の車内及び航空機の機内等のような公共の場所においては情報端末に情報を入力することもある。使用者からすれば、前者の状況下では、携帯情報端末における液晶表示装置の視野角はできるだけ広い方が望ましいが、後者のような状況下では、情報の保全及びプライバシー保護の観点から液晶表示装置の視野角は、使用者だけが見える範囲であることが望ましい。このような理由から、情報端末用として、使用状況下に応じて広視野状態から狭視野状態にまで液晶表示装置の視野角を変化させることができる表示装置が求められている。
【０００７】
そこで、従来、このような要求を満たす液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献５及び６参照）。図１３（ａ）及び（ｂ）は特許文献５に記載の従来の液晶表示装置を模式的に示す図であり、図１３（ａ）は広視野角表示時を示し、図１３（ｂ）は狭視野角表示時を示す。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、特許文献５に記載の液晶表示装置１００は、光源１０１と液晶パネル１０４との間に、光源１０１から出射された光を略平行光線にする第１の光学素子１０２と、この第１の光学素子１０２から出射された光の拡散−直進を電気的に制御可能な第２の光学素子１０３とが配置されている。この液晶表示装置１００においては、液晶パネル１０４に入射する光を直進させるか又は拡散させるかを、光学素子１０３によって変化させることにより、広視野角表示と狭視野角表示との切り替えを行っている。
【０００８】
また、図１４は特許文献６に記載の従来の液晶表示装置の構成及び動作を模式的に示す図であり、図１４（ａ）は広視野角表示時を示し、図１４（ｂ）は狭視野角表示時を示す。図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、特許文献６に記載の液晶表示装置１１０は、液晶セル１１１の一方の面側に偏光板であるアナライザー１１２が配置され、他方の面側に偏光板であるポーラライザー１１３及びゲスト・ホスト液晶セル１１９がこの順に配置されている。このゲスト・ホスト液晶セル１１９は、照明角度範囲を調整するものであり、透明電極１１４ａが形成された透明基板１１５ａと、透明電極１１４ｂが形成された透明基板１１５ｂとが、透明電極１１４ａ及び１１４ｂが形成された面が対向するように配置され、その間には液晶分子１１６及び二色性色素分子１１７の混合物からなる液晶材料が封入されている。また、透明電極１１４ａ及び１１４ｂは、電圧印加手段１１８に接続されている。
【０００９】
この液晶表示装置１１０においては、電圧を印加していない場合は、図１４（ａ）に示すように、二色性色素分子１１７の光軸（長軸）は透明基板１１５ａ及び１１５ｂの表面に対して略平行な状態で配向している。そして、この二色性色素分子１１７の光軸と偏光板であるアナライザー１１２及びポーラライザー１１３の光軸と一致させることにより、ゲスト・ホスト液晶セル１１９を透過した光がこれらの偏光板をそのまま透過し、広視野角表示される。
【００１０】
また、図１４（ｂ）に示すように、電圧印加手段１１８により、透明電極１１４ａと透明電極１１４ｂとの間に電圧を印加すると、液晶分子１１６と共に二色性色素分子１１７の配向状態が変化する。これにより、二色性色素分子１１７の光軸以外の光軸を有する光は、二色性色素分子１１７により吸収され、ゲスト・ホスト液晶セル１１９から出射されなくなる。特に、二色性色素分子１１７が透明基板１１５ａ及び１１５ｂの表面に対して略垂直に配向している場合では、透明基板１１５ａ及び１１５ｂの表面に対して垂直な方向の光軸を有する光のみがゲスト・ホスト液晶セル１１９を透過するため、狭視野表示となる。
【００１１】
上述の如く、特許文献６に記載の液晶表示装置１１０においては、ゲスト・ホスト液晶セル１１９に対する電圧印加の有無によって、その視野角の状態制御、即ち、広視野角表示と狭視野表示との切り替えを行っている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−１６８６２６号公報
【特許文献２】特開平６−５１３９９号公報
【特許文献３】特許第３４４８６２６号公報
【特許文献４】特開平６−３２４３３３号公報
【特許文献５】特開平９−１９７４０５号公報
【特許文献６】特開平６−５９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。即ち、図１５に示す特許文献５に記載の液晶表示装置１００においては、反射型の変更素子を配置していないため、液晶パネル１０４に入射する光が、光源１０１側の偏光板によって吸収され、光源１０１から出射された光の利用効率が低いという問題点がある。
【００１４】
そこで、本発明者等は、特許文献５に記載の液晶表示装置１００の液晶パネル１０４における光源１０１側の面に反射型偏光素子を配置し、光学素子１０３を光拡散状態、即ち、広視野表示状態にしたときの光源１０１から出射した光の利用効率を測定した。その結果、特許文献５に記載の液晶表示装置１００のような構成の場合、反射型偏光素子を配置しても光源１０１から出射した光の利用効率を向上させる効果がないことを見出した。即ち、特許文献５に記載の液晶表示装置１００は、反射型偏光素子を組み込んでも、その効果が得られないという問題点がある。更に、本発明者等は、この結果について鋭意実験研究した結果、反射型偏光素子並びに光線方向制御又は透過・散乱切替を行う光学素子１０２及び１０３の配置に原因があることを見出した。即ち、特許文献５に記載の液晶表示装置１００の液晶パネル１０４における光源１０１側の面に反射型偏光素子を配置した場合、反射型偏光素子によって反射された光は、再度光学素子１０２及び１０３に入射され、そこで吸収又は散乱が起こるため、リサイクル光として利用されるべき光が減少し、光源１０１からの出射光の利用効率が低下する。
【００１５】
更に、特許文献６に記載の液晶表示装置１１０においても、ゲスト・ホスト液晶セル１１９に電圧を印加していないとき、即ち、広視野表示状態のときは、ゲスト・ホスト液晶セル１１９の二色性色素分子１１７及びポーラライザー１１３において光源からの光が吸収され、光源から出射された光の利用効率が低下するという問題点がある。また、ゲスト・ホスト液晶セル１１９に電圧を印加しているときでも、ポーラライザー１１３では光が吸収されるため、光源から出射された光の利用効率は低下する。更に、図１９は特許文献６に記載の液晶表示装置１１０のポーラライザー１１３の表面に反射型偏光素子を積層した場合の動作を模式的に示す図である。図１９に示すように、ポーラライザー１１３の表面に反射型偏光素子１２６を積層した場合、即ち、ポーラライザー１１３と液晶セル１１との間に反射型偏光素子１２６を配置した場合でも、この反射型偏光素子１２０で反射された光がゲスト・ホスト液晶セル１１９の二色性色素分子１１７によって吸収されるため、光源１２２からの出射光の利用効率は低下する。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、光の照射角度範囲を変えることができ、且つ光の利用効率が高い光源装置、液晶表示装置及び端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願第１発明に係る光源装置は、光源と、前記光源から出射した光が入射されこの入射された光をその主面から面状に出射する導光板と、この導光板の主面側に配置され前記導光板から出射した光のうち一の偏向光を透過すると共にこの一の偏向光と反対の性質をもつ他の偏向光を反射する反射型偏光素子と、前記反射型偏光素子の出射面側に配置され前記反射型偏光素子から入射された光の進行方向を規制して出射する光線方向規制素子と、この光線方向規制素子の出射面側に配置され前記光線方向規制素子から入射された光を透過又は散乱し、この光透過状態と光散乱状態とが電気的に切替可能な透明・散乱切替素子と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本願第２発明に係る光源装置は、光源と、前記光源から出射した光が入射されこの入射された光をその主面から面状に出射する導光板と、この導光板の主面側に配置され前記導光板から出射した光のうち一の偏向光を透過すると共にこの一の偏向光と反対の性質をもつ他の偏向光を反射する反射型偏光素子と、前記反射型偏光素子の出射面側に配置され前記反射型偏光素子から入射された光の進行方向を規制する状態と規制しない状態とが電気的に切替可能な光線方向規制切替素子と、を有することを特徴とする。
【００１９】
本願第１発明及び第２発明においては、導光板と光線方向規制素子又は光線方向規制切替素子との間に、反射型偏光素子を配置しているため、光源からの出射光の利用効率を向上させることができる。また、光透過状態と光散乱状態とが電気的に切替可能な透明・散乱切替素子又は光の進行方向を規制する状態と規制しない状態とが電気的に切替可能な光線方向規制切替素子が設けられているため、照明角度範囲を変更することができる。
【００２０】
本願第１発明の光源装置は、更に、前記反射型偏光素子と前記光線方向規制素子との間に配置され、前記反射型偏光素子から入射された偏向光の偏向状態を変更して前記光線方向規制素子に向けて出射する位相差素子を有していてもよい。これにより、出射光の利用効率をより向上させることができる。その場合、前記位相差素子としては、例えば、広帯域１／２波長板、広帯域１／４波長板、又は広帯域１／４波長板と広帯域１／２波長板とがこの順に積層されたものを使用することができる。
【００２１】
また、本願第１発明の光源装置における前記光線方向規制素子は、光透過領域と光吸収領域とを有していてもよい。更に、前記透明・散乱切替素子としては、１対の平面電極と、この１対の平面電極間に配置され高分子膜中に液晶分子が分散した高分子分散液晶層と、を有し、前記１対の平面電極間に電圧を印加することにより、前記高分子分散液晶層が光透過状態又は光散乱状態となるものを使用することができる。
【００２２】
一方、本願第２発明の光源装置は、更に、前記反射型偏光素子と前記光線方向規制切替素子との間に配置され、前記反射型偏光素子から入射された偏向光の偏向状態を変更して前記光線方向規制切替素子に向けて出射する位相差素子を有していてもよい。これにより、出射光の利用効率をより向上させることができる。その場合、前記位相差素子としては、例えば、広帯域１／２波長板、広帯域１／４波長板、又は広帯域１／４波長板と広帯域１／２波長板とがこの順に積層されたものを使用することができる。また、本願第２発明の光源装置における前記光線方向規制切替素子として、１対の平面電極と、この１対の平面電極間に配置され二色性色素と液晶分子とを含有するゲスト・ホスト液晶層と、を有し、前記１対の平面電極間に電圧を印加することにより、前記ゲスト・ホスト液晶層における光出射角度範囲が変化するものを使用してもよい。
【００２３】
また、これらの光源装置における前記反射型偏光素子を透過する一の偏向光は、例えば、前記反射型偏光素子の面内方向に偏向された直線偏向光であるか、又は円偏向光である。
【００２４】
本願第３発明に係る液晶表示装置は、前述の光源装置と、この光源装置の光出射面側に配置され前記光源装置から出射した光を透過させることにより画像を表示する液晶パネルと、を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明においては、導光板と光線方向規制素子又は光線方向規制切替素子との間に、反射型偏光素子を配置している光源装置を使用しているため、光源からの出射光に対する液晶パネルに入射する光の割合及び液晶パネルから出射される光の割合を高めることができる。また、光源装置に光透過状態と光散乱状態とが電気的に切替可能な透明・散乱切替素子又は光の進行方向を規制する状態と規制しない状態とが電気的に切替可能な光線方向規制切替素子が設けられているため、照明角度範囲を変更し、表示画像の視野角範囲を可変とすることができる。その結果、広視野角表示と狭視野角表示とを切り替えることができる。
【００２６】
本願第４発明に係る端末装置は、前述の液晶表示装置を有することを特徴とする。本発明においては、光源装置の導光板と光線方向規制素子又は光線方向規制切替素子との間に、反射型偏光素子を配置している液晶表示装置を備えているため、光源からの出射光に対する液晶パネルに入射する光の割合及び液晶パネルから出射される光の割合を高めることができる。また、この光源装置には、光透過状態と光散乱状態とが電気的に切替可能な透明・散乱切替素子又は光の進行方向を規制する状態と規制しない状態とが電気的に切替可能な光線方向規制切替素子が設けられているため、表示画像の視野角範囲を可変とすることができる。その結果、広視野角表示と狭視野角表示とを切り替えることができる。
【００２７】
この端末装置は、例えば、テレビ受像機、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ＡＴＭ、自動販売機、車載用テレビ受像機、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、ビデオプレーヤ又は携帯電話である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光源装置に、光透過状態と光散乱状態とが電気的に切替可能な透明・散乱切替素子又は光の進行方向を規制する状態と規制しない状態とが電気的に切替可能な光線方向規制切替素子が設けられているため、光の照明角度範囲を変更することができ、更に、光源装置の導光板と光線方向規制素子又は光線方向規制切替素子との間に、反射型偏光素子を配置しているため、光源からの出射光の利用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１の実施形態の液晶表示装置を示す断面図であり、図２はその反射型偏光素子における光の透過及び反射を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１には、バックライト５、反射型偏光素子６、光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３がこの順に配置された光源装置が設けられており、この光源装置の出射面側に液晶パネル２１が配置されている。
【００３０】
本実施形態の液晶表示装置１におけるバックライト５は、導光板３の側面近傍に、この導光板３に向けて光を出射する光源２が配置されており、導光板３の背面には反射板４が配置されている。そして、光源２から出射された光を、導光板３の面内に設けられた複数のプリズム（図示せず）と、導光板３の背面に設けられた反射板４とによって屈折及び反射してその入射角度を偏向し、導光板３の前面全体から出射するものである。この導光板３からの出射光は、面の法線方向（図１の紙面の上下方向）を中心に広角度まで広がった分布をもっている。なお、このバックライト５において、光源２からの出射光の利用効率を高めるためには、この導光板３から出射される光の広がりをできる限り狭くした方がよい。
【００３１】
また、図２に示すように、反射型偏光素子６は、導光板３の出射面側に配置され、この導光板３から出射した光２２のうち、一の偏向光、例えば、紙面の左右方向に偏向した直線偏向光２３のみを透過し、この透過した偏向光２３と反対の性質をもつ他の偏向光、例えば、紙面に対して垂直方向に偏向した直線偏向光２４を反射する素子である。反射型偏光素子６で反射した偏向光２４は、再びバックライト５に入射し、導光板３及び反射板４によってその偏向状態が変えられ、再度、反射型偏光素子６に入射する。この再度反射型偏光素子６に入射した光は、偏向状態が変化しているため、反射型偏光素子６を透過することができる。その結果、光源２からの出射光の利用効率を高めることができる。
【００３２】
更に、光線方向規制素子７は、例えば、図１に示すような光を透過する透明領域７ａと、光を吸収する遮光領域７ｂとが、光線方向規制素子７の表面に平行な方向（紙面の左右方向）に交互に配置されて形成されている。反射型偏光素子６から出射した光のうち正面方向から狭い角度の光は、透明領域７ａを通過して出射されるが、広角の光は透過領域７ａを通過できず、吸収領域７ｂで吸収されてしまう。この結果、バックライト５から出射された光の広がりが制限される。
【００３３】
更にまた、透明・散乱切替素子１３は、例えば、図１に示すように、高分子分散液晶層１０が電極９と電極１１とにより狭持され、更これらが透明基板８と透明基板１２により狭持された構造となっている。高分子分散液晶層１０は高分子膜１０ｂ中に液晶分子１０ａがドロップレット状に分散したものである。そして、高分子膜１０ｂの屈折率と液晶分子１０ａの常光屈折率はほぼ一致しており、液晶分子１０ａの異常光屈折率は高分子膜１０ｂの屈折率よりも大きくなっている。
【００３４】
図３（ａ）及び（ｂ）は透明・散乱切替素子１３の動作を模式的に示す図であり、図３（ａ）は電圧が印加されていない状態を示し、図３（ｂ）は電圧が印加された状態を示す。図３（ａ）に示すように、この透明・散乱切替素子１３は、配向処理がなされていないため、電圧が印加されていないときは、ドロップレット状の液晶分子１０ａは様々な方向を向いている。その結果、ドロップレットの屈折率は常光における液晶分子１０ａの屈折率と、異常光における屈折率とを平均した値となり、高分子膜１０ｂの屈折率よりも大きくなる。そして、この液晶分子１０ａと高分子膜１０ｂとの屈折率の差により、高分子分散液晶層１０は散乱状態となり、光線方向規制素子７を透過した光は、この透過・散乱切替素子１０を通過する際に散乱され、出射光が広がる。その際、透過・散乱切替素子１０においては、屈折差に異方性がなく、等方的に散乱されるため、出射光の広がりも等方的になる。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、電極９と電極１１との間に電圧を印加すると、ドロップレット内の液晶分子１０ａが電界方向に配向する。即ち、液晶表示装置１の法線方向（紙面の上下方向）と平行な方向に液晶分子１０ａの長軸（異常光屈折率方向）が揃う。これにより、液晶表示装置１における面内方向においては、液晶分子１０ａの屈折率は常光の屈折率となり、高分子膜１０ｂの屈折率と一致し、高分子分散液晶層１０は透明状態となる。その結果、光線方向規制素子７を透過した光は透過・散乱素子１３において散乱されないため、出射光の広がりは制限される。
【００３６】
更にまた、図１に示すように、液晶パネル２１は、例えば、液晶層１７が透明基板１５と透明基板１９とによって狭持されている。この透明基板１７の液晶層１７側の面には、液晶の配向方向を決める配向膜（図示せず）と各画素を独立に駆動させるための電極１６が形成されており、透明基板１９の液晶層１７側の面には、配向膜（図示せず）と電極１８とが形成されている。また、透明基板１５及び透明基板１９における液晶層１７と反対側の面には、夫々吸収型偏光板１４及び吸収型偏光板２０が貼合されている。この吸収型偏光板１４及び吸収型偏光板２０の表面、特に吸収型偏光板２０の表面は、光を散乱させて防眩効果を得るためのアンチグレア処理が施されていない方が好ましい。
【００３７】
この液晶パネル２１は、液晶層１７に電圧を印加することにより、液晶分子の配向が変化する。そして、吸収型偏光板１４を透過した偏向光は、液晶層１７の液晶分子の配向状態の変化による複屈折効果及び旋光性によりその偏向状態が変わり、吸収型偏光板２０を透過する光の量が変化する。また、液晶パネル２１は、画素単位で出射光量を変えて、表示の濃淡を調節している。更に、液晶パネル２１における視野角特性は、液晶層１７の液晶表示モードに依存するため、本実施形態の液晶表示装置１のように、広視野状態及び狭視野状態の両方を実現するためには、液晶表示モードは、広視野角の方式であることが望ましい。具体的には、横電界を利用し、液晶分子を液晶パネル２１の面内方向に動作させるインプレインスイッチング（In Plane Switching：ＩＰＳ）方式及びフリンジ・フィールドスイッチング（Fringe Field Switching：ＦＦＳ）方式等の横電界モード、垂直配向を利用したヴァーティカル・アライメント（Vertical Alignment：ＶＡ）方式、ドメインパターンド・バーティカルアライメント（Domain-Patterned Vertical Alignment：ＰＶＡ）方式及びアドヴァンスト・スーパー・ヴィ（Advanced Super V：ＡＳＶ）方式等の垂直配向モード、並びに異方性光学フィルムを使用して光学補償を行うフィルム補償モードがある。
【００３８】
本実施形態の液晶表示装置１においては、広視野角の液晶パネル２１を使用し、透明・散乱切替素子１３における透明状態と散乱状態とを変えることにより、液晶パネル２１で表示される画像の視野角を広視野状態又は狭視野状態にすることができる。
【００３９】
なお、図１においては、本実施形態の液晶表示装置１の効果をわかりやすく説明するため、液晶表示装置として最低限の構成のみについて説明している。従って、実際の液晶表示装置には、例えば、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）、カラーフィルタ及びブラックマトリックス等、ここで述べたもの以外の構成要素も含まれている。
【００４０】
次に、上述の如く構成された本実施形態の液晶表示装置１の動作について説明する。先ず、広視野角表示について説明する。広視野角表示の場合、光源２から導光板３に向けて出射された光は、導光板３の面内に設けられた複数のプリズム（図示せず）及び反射板４によって屈折及び反射されてその入射角度が変えられて、導光板３の前面全体から出射する。なお、バックライト５（導光板３）から出射した光は拡散光であり、表示装置正面から幅広い分布を持っている。
【００４１】
このバックライト５から出射した光は、反射型偏光素子６に入射する。そして、図２に示すように、反射型偏光素子６において、液晶表示装置１の面内方向に平行な一の方向に偏向した一の偏向光、例えば、紙面の左右方向に偏向した偏向光２４のみが透過し、この偏向光２４と反対の性質をもつ他の偏向光、例えば、液晶表示装置１の面内方向に平行で一の方向に直交する方向、即ち、紙面に対して垂直方向に偏向した偏向光２３は反射する。この反射された偏向光２３は、再びバックライト５に入射し、導光板３に設けられた複数のプリズム及び反射板４によって屈折及び反射され、その偏向状態が変えられる。その後、再度反射型偏光素子６に向けて出射されるが、この出射光の中には、反射型偏光素子６を透過する偏向光２４が存在する。このように、反射型偏光素子６で反射された光を、バックライト５に戻し、再度偏向して出射することにより、光源２から出射された光の利用効率を向上させることができると共に、液晶表示装置１の面内方向における特定方向に偏向した直線偏向光も得られる。
【００４２】
そして、反射型偏光素子６を透過した光は、光線方向規制素子７によって、その出射角度範囲が規制される。即ち、反射型偏光素子６を透過した光のうち、広角の光は光線方向規制素子７の透明領域７ａを通過できず、遮光領域７ｂにおいて吸収される。これにより、光線方向規制素子７から出射した光は、指向性が高い光となる。この光線方向規制素子７からの出射光は、透明・散乱切替素子１３に入射するが、このとき、透明・散乱切替素子１３は図３（ａ）に示す電圧が印加されていない状態であるため、入射した光は等方向に散乱される。これにより、透明・散乱切替素子１３からの出射光は、指向性が低下し、等方的に幅広い角度分布をもつようになる。この広範囲に等方的に広がった出射光は、液晶パネル２１に入射し、この分布状態のまま出射される。そして、この液晶パネル２１は広視野角モードが使用されているため、広視野角で画像が表示される。なお、透明・散乱切替素子１３によって後方に散乱され、光線方向規制素子７の透明領域７ａを透過した光は、反射型偏光素子６によって反射され、再度光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３に入射する。これにより、光源２からの出射光の利用効率を高めることができる。
【００４３】
次に、狭視野角表示の場合について説明する。狭視野角表示の場合、広視野角表示の場合と同様に、光源２から出射した光を導光板３の前面全体から出射する。そして、このバックライト５（導光板３）から出射され光は、反射型偏光素子６及び光線方向制御素子７を通過することにより指向性が高められ、透明・散乱切替素子１３に入射する。このとき、図３（ｂ）に示すように、透明・散乱切替素子１３には電圧が印加されているため、液晶分子１０ａが配向して透明状態となっている。その結果、透明・散乱切替素子１３に入射した光は、散乱されることなく出射される。即ち、透明・散乱切替素子１３に入射した光は、指向性が高いまま出射される。そして、この指向性が高い光が液晶パネル２１に入射し、その分布のまま出射されるため、狭視野角の画像が表示される。
【００４４】
上述の如く、本実施形態の液晶表示装置１においては、導光板３と光線方向規制素子７との間に反射型偏光素子６を配置し、この反射型偏光素子６により反射された光が再度バックライト５（導光板３）に入射するようにしているため、反射型偏光素子６により反射された光が吸収及び散乱されることによる光損失を低減することができる。また、この液晶表示装置１においては、透明・散乱切替素子１３によって後方に散乱された光は、反射型偏光素子６で反射され、再度光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３に入射するため、光源２からの出射光の利用効率及び装置内部における光の利用効率を高めることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置について説明する。図４は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。なお、図４においては、図１に示す第１の実施形態の液晶表示装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図４に示すように、本実施形態の液晶表示装置３１は、反射型偏光素子６と光線方向規制素子７との間に、位相差素子３２が配置されている以外は、前述の第１の実施形態の液晶表示装置１と同様である。本実施形態の液晶表示装置３１においては、反射型偏光素子６よりも観察者側に位相差素子３２を配置しているため、反射型偏光素子６を透過した偏向光の偏向方向及び偏向状態を変えることができる。これにより、光の偏向方向と液晶パネル２１のバックライト側吸収型偏光板１４の透過軸とを一致させることができる。
【００４６】
以下、反射型偏光素子６を透過する偏向光が紙面に対して垂直方向の直線偏向光であり、液晶パネル２１のバックライト側吸収型偏光板１４の透過軸が紙面の左右方向である場合を例にして説明する。図５は本実施形態の液晶表示装置３１の動作を模式的に示す図である。なお、図５においては、図を見やすくするため、光線方向規制素子７、透明・散乱切替素子１３及び液晶パネル２１における吸収型偏光板１４よりも観察者側に配置された構成要素を省略している。
【００４７】
図５に示すように、位相差素子３２として広帯域の１／２波長板を使用する場合、位相差素子３２は、その光軸が反射型偏光素子６を透過した直線偏向３５に対して４５゜回転した方向になるように配置される。そして、反射型偏光素子６を通過した紙面に対して垂直方向に偏向した直線偏向光は、位相差素子３２を透過することにより、その偏向方向が９０゜回転される。即ち、位相差素子３２を透過した直線偏向光の偏向方向は、紙面の左右方向となる。その結果、液晶パネルのバックライト側吸収型偏光板１４の透過軸と直線偏向光の偏向方向とを一致させることができるため、光源２からの出射光の利用効率の低下を防止することができる。このような位相差素子３２を配置しない場合、反射型偏光素子６を透過した光が、吸収型偏光板１４によって吸収され、画像が表示できなくなることがある。
【００４８】
本実施形態の液晶表示装置３１においては、光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３によって、光の偏向状態は変化しないものとし、前述の動作に関する説明においては、位相差素子３２の効果をわかりやすくするため、光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３を透過した場合の光の偏向状態に関する説明を省略している。つまり、光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３においては、複屈折がないことが望ましい。また、仮に、光線方向規制素子７及び透明・散乱切替素子１３に複屈折があったとしても、位相差素子３２として、このような複屈折を加味した位相差板を使用することにより、本実施形態の液晶表示装置３１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施形態の液晶表示装置３１における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態の第１変形例の液晶表示装置について説明する。図６は本変形例の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。なお、図６においては、図を見やすくするため、光線方向規制素子、透明・散乱切替素子及び液晶パネルにおける吸収型偏光板１４よりも観察者側に配置された構成要素を省略している。図６に示すように、本変形例の液晶表示装置は、反射型偏光素子４３としてコレステリック液晶等を積層したものを使用し、この反射型偏光素子４３を透過する光を円偏向光としている以外は、前述の第２の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００５１】
一般に使用されている吸収型偏光板は、直線偏向光を透過させるものであるため、このような吸収型偏光板を使用する場合、図４に示す第２の実施形態の液晶表示装置３１のように位相差素子３２を配置しなければ、吸収型偏光板１４において入射光の半分程度が吸収され、光の利用効率が低下することがある。一方、図６に示す本変形例の液晶表示装置のように、位相差素子４２として広帯域の１／４波長板を使用し、この位相差素子４２を、吸収型偏光板１４の透過軸に対して４５゜回転した方向に光軸が位置するように配置することにより、反射型偏光素子４３を透過した円偏向光の偏向方向と、吸収型偏光板１４の透過軸とを一致させることができる。これにより、前述の第２の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
なお、本変形例の液晶表示装置における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態の第２変形例の液晶表示装置について説明する。図７は本変形例の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。なお、図７においては、図を見やすくするため、光線方向規制素子、透明・散乱切替素子及び液晶パネルにおける吸収型偏光板１４よりも観察者側に配置された構成要素を省略している。図７に示すように、本変形例の液晶表示装置は、反射型偏光素子４３としてコレステリック液晶等を積層したものを使用し、この反射型偏光素子４３を透過する光を円偏向光とすると共に、位相差素子４２よりも観察者側に更に位相差素子５２を配置し、位相差素子を２枚積層した構造としている以外は、前述の第２の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００５４】
本変形例の液晶表示装置においては、例えば、バックライト５側の位相差素子４２には広帯域の１／４波長板を使用し、液晶パネル側の位相差素子５２には広帯域の１／２波長板を使用する。そして、これら位相差素子４２及び５２を、夫々吸収型健康板１４の透過軸に対して４５゜回転した方向に光軸が位置するように配置する。これにより、反射型偏光素子４３を透過した円偏向光を、バックライト５側に配置されている第１の位相差素子４２によって直線偏向化し、更に、この位相差素子４２よりも観察者側に配置された第２の位相差素子５２によって、直線偏向化された光５３の偏向方向を吸収型偏光板１４の透過軸に一致させる。これにより、前述の第２の実施形態の液晶表示装置と同様に、位相差素子５２から出射される光の偏向方向と、吸収型偏光板１４の透過軸とが一致し、光利用効率の低下を防止することができる。
【００５５】
なお、本変形例の液晶表示装置における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施形態の液晶表示装置について説明する。図８は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図であり、図９はこの液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。なお、図８においては、図１に示す第１の実施形態の液晶表示装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、図９においては、図を見やすくするため、液晶パネルにおける吸収型偏光板１４よりも観察者側に配置された構成要素を省略している。図８に示すように、本実施形態の液晶表示装置６１には、バックライト５、反射型偏光素子６及び光線方向規制切替素子６７がこの順に配置された光源装置が設けられており、この光源装置の出射面側に液晶パネル２１が配置されている。
【００５７】
本実施形態の液晶表示装６１におけるバックライト５は、導光板３の側面近傍に、この導光板３に向けて光を出射する光源２が配置されており、導光板３の背面には反射板４が配置されている。そして、光源２から出射された光を、導光板３の面内に設けられた複数のプリズム（図示せず）と、導光板３の背面に設けられた反射板４とによって屈折及び反射してその入射角度を偏向し、導光板３の前面全体から出射するものである。この導光板３からの出射光は、面の法線方向（図８の紙面に対して垂直方向）を中心に広角度まで広がった分布をもっている。なお、このバックライト５において、光源２からの出射光の利用効率を高めるためには、この導光板３から出射される光の広がりをできる限り狭くした方がよい。
【００５８】
また、反射型偏光素子６は、導光板３の出射面側に配置され、導光板３から出射された光のうち、液晶表示装置１の面内方向における特定の偏向光のみを透過し、この透過した偏向光と反対の性質をもつ偏向光を反射するものである。この反射型偏光素子６で反射した偏向光は、再びバックライト５に入射し、導光板３に設けられた複数のプリズム及び反射板４によって屈折及び反射されて、その偏向状態が変えられ、再度反射型偏光素子６に向けて出射される。これにより、再度反射型偏光素子６に入射する光には、反射型偏光素子６を透過することが可能な成分が含まれているため、光源２からの出射光の利用効率を高めることができる。なお、本実施形態の液晶表示装置６１においては、反射型偏光素子６として、例えば、図９に示すように、紙面の左右方向に偏向した直線偏向光を反射し、紙面に対して垂直方向に偏向した直線偏向光を透過するものを使用する。
【００５９】
更に、本実施形態の液晶表示装置６１における光線方向規制切替素子６７は、液晶分子６４ａと二色性色素分子６４ｂとを含むゲスト・ホスト液晶層６４が、１対の電極６３及び６５によって挟持され、更に、電極６３及び６５の外側に夫々透明基板６２及び６６が配置されている。この光線方向規制切替素子６７は、ゲスト・ホスト液晶層６４に電圧が印加されていないときは、液晶分子６４ａ及び二色性色素分子６４ｂが紙面の左右方向に配向している。従って、図９に示すように、光線方向規制切替素子６７に入射する光のうち、紙面の左右方向に偏向した偏向光は二色性色素分子６４ｂによって吸収されやすく、紙に対して垂直方向の偏向は透過しやすい。また、液晶表示パネル２１の吸収型偏光板１４の透過軸と二色性色素分子６４ｂの吸収軸とを直交させることにより、ゲスト・ホスト液晶層６４を透過した光が吸収型偏光板１４を透過できるようになる。
【００６０】
一方、電極６３と電極６５との間に電圧を印加すると、液晶分子６４ａ及び二色性色素分子６４ｂが共に立ち上がり、その光軸の方向が変化する。このとき、光軸が二色性色素分子６４ｂの光軸と平行である光は、二色性色素分子６４ｂに吸収されるため、ゲスト・ホスト液晶層６２を透過することができない。特に、二色性色素分子６４ｂが完全に立ち上った状態、即ち、二色性色素分子６４ｂが電圧印加方向に配向した状態では、光軸が透明基板６２及び６６の表面に対して垂直である光しかゲスト・ホスト液晶層６４を透過することができない。このように、本実施形態の液晶表示装置６１においては、光線方向規制切替素子６７に電圧を印加するか又は印加しないことにより、バックライト５から出射された光の広がりを、狭視野状態又は広視野状態に切り替えることができる。
【００６１】
上述の如く、本実施形態の液晶表示装置６１においては、導光板３と光線方向規制素子６７との間に反射型偏光素子６を配置し、この反射型偏光素子６により反射された光が再度バックライト５（導光板３）に入射するようにしているため、反射型偏光素子６により反射された光を再利用し、光源２からの出射光の利用効率を向上させることができると共に、光線方向規制切替素子６７へ入射する光の量を増やすことができる。また、この液晶表示装置１においては、反射型偏光素子６から出射した光の偏向方向と、光線規制切替素子６７の透過軸とが一致しているため、光線方向規制切替素子６７による吸収を低減することができる。その結果、光源２からの出射光の利用効率を高めることができる。また、光線方向規制切替素子６７に電圧を印加するか又は印加しないかで、バックライト５からの光の広がり及び狭視野状態と広視野状態との切り替えを行うことができる。
【００６２】
次に本発明の第３実施形態の第１変形例の液晶表示装置について説明する。図１０は本変形例の液晶表示装置を示す断面図である。なお、図１０においては、図１乃至８に示す第１乃及び２の実施形態又はそれらの変形例の液晶表示装置の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１０に示すように、本変形例の液晶表示装置７１は、反射型偏光素子４３としてコレステリック液晶等を積層したものを使用し、この反射型偏光素子４３を透過する光を円偏向光とすると共に、反射型偏光素子４３と光線方向規制切替素子６７との間に位相差素子３２を配置している以外は、前述の第３の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００６３】
円偏向光を透過する反射型偏光素子４３を使用した場合、反射型偏光素子４３と光線方向規制切替素子６７との間に位相差素子３２を配置しないと、光線方向規制切替素子６７及び吸収型偏光板１４において光が吸収され、光の利用効率が低下してしまう。これに対して、本変形例の液晶表示装置７１においては、反射型偏光素子４３と光線方向規制切替素子６７との間に、位相差素子３２として、例えば広帯域の１／４波長板を配置し、光線方向規制切替素子６７及び吸収型偏光板１４の透過軸に対して４５゜回転した方向に光軸を位置させている。これにより、反射型偏光素子４３を透過した円偏向光を位相差素子３２によって直線偏向化し、その偏向方向と光線方向規制切替素子６７及び吸収型偏光板１４の透過軸とを一致させることができる。その結果、前述の第３の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、本変形例の液晶表示装置における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第３の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００６５】
また、前述の第１乃至３の実施形態及びこれらの変形例においては、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態例にのみ限定されるものでなく、前述の第１乃至３の実施形態及びこれらの変形例の液晶表示装置の構成から種々の修正及び変更を施したバックライト及び液晶表示装置も本発明の範囲に含まれ、更に、それらの液晶表示装置を備えた端末装置も本発明の範囲に含まれる。本発明の液晶表示装置を備えた端末装置としては、例えば、テレビ受像機、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ＡＴＭ、自動販売機、車載用テレビ受像機、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、ビデオプレーヤ又は携帯電話等がある。
【００６６】
更に、前述の第１乃至３の実施形態及びこれらの変形例の液晶表示装置は、バックライト５として、光源２からの光が導光板３の側面に向けて出射されるサイドライト型のバックライトを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バックライトは、導光板に向けて光を出射する光源と、入射された光をその主面から面状に出射する導光板とを備えていればよく、例えば導光板の背面側に光源が配置された直下型バックライト等も使用することができる。
【００６７】
更にまた、例えば、前述の第１の実施形態の液晶表示装置１においては、電圧を印加しないときは散乱状態で、電圧を印加すると透明状態になる透明・散乱切替素子１３を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧を印加していないときに透明状態で、電圧を印加することにより散乱状態となる透明・散乱切替素子を使用することもでき、その場合でも、前述の第１の実施形態の液晶表示装置と同様に、電圧を印加したり、又は印加しなかったりすることにより、バックライト５からの出射光の照明角度範囲及び液晶表示装置の視野角範囲を変えることができる。
【００６８】
更にまた、透明・散乱切替素子にメモリー性がある高分子分散液晶層を使用してもよい。メモリー性がある液晶分子としては、例えば、強誘電液晶及びコレステリック液晶等がある。これらの液晶は、電圧印加を止めても、電圧を印加したときの配向状態を保持している。このようなメモリー性がある高分子分散液晶層を使用することにより、消費電力を低減する効果が得られる。
【００６９】
図１１乃至図１３は光線方向規制素子の形状を示す平面図である。更にまた、光線方向規制素子７は、図１１に示すように透明領域７ａの形状が平面視で円形状、又は図１２に示すように透明領域７ａの形状が平面視で多角形状であってもよく、更に、図１３に示すように、平面視で多角形状である２種類以上の透明領域７ａが形成されていてもよい。なお、透明領域７ａは規則的に配置されてなくてもよい。即ち、光線方向規制素子は、
バックライトから出射された光の広がりを規制できるものであれば、どのような形状であってもよい。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。図１４は本発明の比較例１の液晶表示装置を示す断面図であり、図１５は本発明の比較例２の液晶表示装置を示す断面図である。先ず、本発明の実施例１として、図１に示す構成の液晶表示装置を作製した。また、本発明の比較例１として、図１４に示す従来の構成の液晶表示装置を作製した。更に、本発明の比較例２として、図１５に示す構成の液晶表示装置を作製した。図１、図１４及び図１５に示すように、各液晶表示装置は反射型偏光素子の位置が相互に異なっており、実施例１の液晶表示装置ではバックライト５と光線方向規制素子７との間に反射型偏光素子６が配置されているが、比較例１の液晶表示装置では透明・散乱切替素子１３と吸収型偏光素子１４との間に配置され、比較例２の液晶表示装置では光線方向規制素子７と透明・散乱切替素子１３との間に配置されている。
【００７１】
次に、このような構成の実施例１、比較例１及び比較例２の液晶表示装置について、バックライト５からの出射光に対する液晶パネル２１への入射光の割合及び液晶表示装置からの出射光の割合を測定した。その結果を下記表１に示す。なお、下記表１に示す測定結果は、広視野表示状態、即ち、透過・散乱切替素子１３を散乱状態として測定した値である。
【００７２】
【表１】
2007033813.tif 000003
【００７３】
上記表１に示すように、実施例１の液晶表示装置は、比較例１の従来の液晶表示装置に比べて、液晶パネルへの入射光を光利用効率で１．５８倍、液晶表示装置からの出射光を光利用効率で１．３８倍とすることができた。また、比較例２の液晶表示装置と比べると、液晶パネルへの入射光を光利用効率で１．４８倍、液晶表示装置からの出射光を光利用効率で１．３８倍とすることができた。
【００７４】
図１６は実施例１の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。図１６に示すように、実施例１の液晶表示装置においては、バックライト５と光線方向規制素子７との間に反射型偏光素子６が配置されているため、反射型偏光素子６で透過せずに反射した光がバックライト５に入射して再利用、即ち、導光板３及び反射板４によってその偏向状態が変えられた後、再度反射型偏光素子６に向けて出射されたためであると考えられる。また、透明・散乱切替素子１３から後方に散乱された光についても、反射型偏光素子６で反射し、再度透明・散乱切替素子１３に入射させることができるため、この部分でも光を再利用することができ、更に利用効率が高められたものと考えられる。
【００７５】
一方、図１４に示す比較例１の液晶表示装置では、反射型偏光素子６で反射された光は透明・散乱切替素子１３及び光線方向規制素子７において、散乱及び／又は吸収されるため、バックライト５において再利用される光が減少し、更に、透明・散乱切替素子１３において後方、即ち、バックライト５側に散乱した光を再利用することができないため、実施例１の液晶表示装置、更には比較例２の液晶表示装置よりも光利用効率が低くなったものと考えられる。
【００７６】
また、図１５に示す比較例２の液晶表示装置は、前述の実施例１の液晶表示装置に比べて、液晶パネル２１への入射効率が３２．２％低下している。比較例２の液晶表示装置においては、反射型偏光素子６に入射する光が光線方向規制素子７を通過するため、入射光のロスが発生する。また、比較例２の液晶表示装置では、反射型偏光素子６により反射された光が光線方向規制素子７によって吸収されるため、再度、反射型偏光素子６に入射する光の量が減少する。その結果、バックライト５からの出射光の利用効率が低下したものと考えられる。また、この比較例２の液晶表示装置は、実施例１の液晶表示装置に比べて、反射型偏光素子６を透過する少ないため、透過・散乱切替素子１３で後方に散乱した光のうち再利用できる光の量が減少する。その結果、実施例１の液晶表示装置よりも、バックライト５からの出射光の利用効率が低下したと考えられる。更に、比較例２の液晶表示装置は、液晶パネル２１への入射光が減少しているため、表示装置から出射される光の量も低下した。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置の反射型偏光素子における光の透過及び反射を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１に示す液晶表示装置の透明・散乱切替素子の動作を模式的に示す図であり、（ａ）は電圧が印加されていない状態を示す図であり、（ｂ）は電圧が印加された状態を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の第１変形例の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の第２変形例の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の第１変形例の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。
【図１１】光線方向規制素子の形状を示す平面図である。
【図１２】光線方向規制素子の形状を示す平面図である。
【図１３】光線方向規制素子の形状を示す平面図である。
【図１４】本発明の比較例１の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の比較例２の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例１の液晶表示装置の動作を模式的に示す図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は特許文献５に記載の従来の液晶表示装置を模式的に示す図であり、（ａ）は広視野角表示時を示し、（ｂ）は狭視野角表示時を示す。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）は特許文献６に記載の従来の液晶表示装置を模式的に示す図であり、（ａ）は広視野角表示時を示し、（ｂ）は狭視野角表示時を示す。
【図１９】特許文献６に記載の従来の液晶表示装置のポーラライザー表面に反射型偏光素子を積層した場合の動作を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、３１、６１、７１、１００、１１０；液晶表示装置
２、１０１、１２２；光源
３、１２３；導光板
４、１２４；反射板
５、１２５；バックライト
６、４３、１２０、１２６；反射型偏光素子
７；光線方向規制素子
７ａ；透明領域
７ｂ；遮光領域
８、１２、１５、１９、６２、６６、１１５ａ、１１５ｂ；透明基板
９、１１、１６、１８、６３、６５；電極
１０；高分子分散液晶層
１０ａ、６４ａ、１１６；液晶分子
１０ｂ；高分子膜
１３；透明・散乱切替素子
１４、２０；吸収型偏光板
１７；液晶層
２１、１０４；液晶パネル
２２〜２４；光
３２、４２、５２；位相差素子
６４；ゲスト・ホスト液晶層
６４ｂ、１１７；二色性色素分子
６７；光線方向規制切替素子
１０２、１０３；光学素子
１１１；液晶セル
１１２；アナライザー
１１３；ポーラライザー
１１４ａ、１１４ｂ；透明電極
１１８；電圧印加手段
１１９；ゲスト・ホスト液晶セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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